Los ingenieros rusos han desarrollado un nuevo sistema de control y comunicación para pequeños satélites utilizados para la teledetección de la Tierra, las comunicaciones y otras tareas. Anteriormente, esto requería lanzar dispositivos grandes que pesaban cientos de kilogramos. Sin embargo, las constelaciones modernas se forman a partir de dispositivos en miniatura, los CubeSats, que requieren un equipo de a bordo compacto y energéticamente eficiente. Los desarrolladores nacionales pudieron resolver este problema. Según los expertos, muchos satélites de clase nano ya están operando en órbita cercana a la Tierra o pronto aparecerán en ellas, lo que requerirá la instalación de nuevos equipos.
Sistema de comunicación por radio para cubesats
Los especialistas del MIPT han desarrollado un sistema de control y comunicación para naves espaciales de clase nano cuya masa no supere los 10 kg. También se llaman cubesats. Los satélites de este tamaño formarán una prometedora constelación rusa para la investigación científica fundamental del espacio cercano a la Tierra, la teledetección de la Tierra y las comunicaciones. Permitirá resolver una amplia variedad de problemas, desde el seguimiento de los incendios forestales hasta el rastreo de los movimientos de grandes masas de peces en los océanos mundiales. Los desarrollos de los ingenieros también podrán utilizarse en constelaciones de satélites privados. Como, por ejemplo, el sistema de identificación automática de buques marítimos.
Hasta hace poco tiempo se utilizaban para estos fines aparatos de gran tamaño, de unos cien kilogramos de peso. El equipamiento para ellos no es adecuado para los modernos satélites en miniatura, por lo que se necesitaban soluciones compactas y económicas con menos masa. Además, para tener tiempo de transmitir información mientras la nave espacial vuela sobre la estación de comunicaciones de la Tierra, diferentes tareas requieren diferentes velocidades de transferencia de datos. Por lo tanto, el sistema debe incluir equipos con diferentes capacidades.
— Creamos equipos especiales para la comunicación con naves espaciales, que operan en tres rangos. El primero es VHF. Está diseñado para situaciones de emergencia y nos permite contactar con el dispositivo, sin importar en qué posición se encuentre. Al mismo tiempo se consume muy poca energía. El segundo modo es la banda S, que se utiliza para las comunicaciones normales. Aquí podemos transmitir y recibir datos a velocidades de varios megabits por segundo. En este caso el dispositivo debe estar orientado con un lado hacia la Tierra. Este es un modo de funcionamiento estándar para muchas naves espaciales, dijo uno de los autores del proyecto, el ingeniero jefe del Laboratorio de Nanotecnología Aplicada del MIPT, Sergei Lavrentiev.
En este modo, se actualiza el software de los sistemas de a bordo y se recibe información de telemetría ampliada. El tercer modo, la banda X, está diseñado para transmitir grandes cantidades de datos a una velocidad de 200-300 megabits por segundo; es opcional, explicó Sergei Lavrentyev. La tecnología es modular y dependiendo del propósito de la nave es posible instalar equipos en diversas configuraciones, explicó el especialista.
En Rusia actualmente se está desarrollando activamente el mercado de servicios espaciales, para cuya prestación las empresas privadas y las organizaciones gubernamentales lanzan y utilizan CubeSats, dijo a Izvestia Natalia Zavyalova, jefa del laboratorio de modelado de sistemas y procesos mecánicos del Instituto Tecnológico de Moscú.
—Actualmente se están desarrollando y están parcialmente operativos varios grupos de este tipo en Rusia. Se trata de una constelación de comunicaciones de Sitronics para el seguimiento de buques marítimos. También se está creando el grupo de observación Griffin, cuyo trabajo se lleva a cabo en el marco de un contrato con la corporación estatal Roscosmos. Está diseñado para monitorear toda la superficie de la Tierra y resolver diversos problemas económicos. También se están creando grupos más pequeños. Hay muchas organizaciones involucradas en esto. Las universidades se están involucrando. Y recientemente, representantes de GLONASS anunciaron que crearían su propia agrupación basada en CubeSats para la Internet de las cosas, dijo.
A nivel de líderes mundiales
Según los desarrolladores, actualmente no existen soluciones técnicas nacionales para CubeSats que satisfagan simultáneamente los requisitos de velocidad de transferencia de datos, peso, dimensiones y consumo de energía. En la gama VHF, muchos fabricantes han llegado al límite de la miniaturización. En la banda X, el transmisor existente tiene una velocidad impresionante, pero es demasiado masivo para los CubeSats. Los equipos creados en el Instituto Tecnológico de Moscú no son inferiores a los mejores análogos del mundo en la mayoría de las características, y en algunos parámetros los superan.
— En el segmento doméstico no existen transmisores con velocidades de 200-300 megabits por segundo, y estas son las velocidades necesarias para agrupar dispositivos prometedores. En esta gama, planeamos alcanzar el nivel mundial avanzado en términos de características. En la banda S, los desarrolladores nacionales se centraron en microsatélites (de 10 a 100 kg); sus equipos no son adecuados para dispositivos de clase nano. Aquí, en términos de energía y velocidad, logramos alcanzar a los líderes mundiales. Al mismo tiempo, en un caso estandarizado no tenemos uno, sino dos conjuntos de equipos para las gamas S y VHF (de hecho, cuatro módems en uno). Esto garantiza una redundancia completa del sistema de comunicación y aumenta la capacidad de supervivencia del dispositivo en su conjunto, añadió Sergei Lavrentyev.
El equipo de investigación ya ha desarrollado y fabricado muestras experimentales de los productos. Las pruebas en tierra están previstas para 2025. Las pruebas de vuelo están previstas para 2026. Los CubeSats para los que fueron creados estarán en órbita a una altitud de 500-550 km. La comunicación con ellos se realizará a través de una red de estaciones terrestres.
En la actualidad, los satélites y constelaciones multisatélites de cientos de dispositivos pueden ser creados por empresas que tienen conocimientos técnicos, pero que aún no tienen experiencia en actividades espaciales, señaló el miembro correspondiente de la Academia Rusa de Cosmonáutica, Andrei Ionin.
—Estas empresas pueden dominar tecnologías a un nivel competitivo en pocos años. Esto ha sucedido literalmente en los últimos años. Ahora el Estado debe proponer una estructura organizativa en la que todos sus participantes, incluso con tareas diferentes, trabajen como un solo todo. Hay muchos proyectos de este tipo y no deberían competir entre sí, sino trabajar juntos. El mercado es grande y nadie interferirá con los demás, dijo.
El desarrollo del MIPT es de interés para las empresas involucradas en proyectos espaciales; la pregunta es qué tan bien se implementará, señaló Vladimir Bely, director del fondo Alpha Robotics Venture. En otras organizaciones se están creando equipos similares; en ello participan tanto institutos de diseño como empresas comerciales. La necesidad de contar con sistemas de comunicación y telemetría confiables y de alta calidad existe desde hace mucho tiempo, ya que las constelaciones de satélites necesitan funcionar sin problemas.
